Schnelle Farbmessung
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Steigende Anforderungen an die Produktqualität sowie die Senkung von Kosten erfordern schnelle Messmethoden. Das ROC-ColorControl ermöglicht erstmalig die schnelle automatische Farbmessung am Granulat mit Laborpräzision. Erhebliche Einsparungen durch neue verfahrenstechnische Konzepte mit schnellen Farbkorrekturen werden möglich.
Farbe wird für diverse Aufgaben genutzt. Beispielsweise sollen hochwertige Markenprodukte wiedererkannt werden, Farbunterschiede werden als Qualitätsminderung wahrgenommen.
Um kontinuierlich eine hohe Produktqualität zu gewährleisten, ist die Farbmessung für den Compoundeur und den Verarbeiter in der Kunststoffindustrie unerlässlicher Bestandteil seiner Qualitätssicherung geworden.
Enge Farbtoleranzen treiben jedoch die Kosten steil in die Höhe, weil die Zeit für Farbeinstellungen erheblich wächst. Die gestiegenen Anforderungen können mit den herkömmlichen Methoden der Farbmessung am Prüfplättchen nur sehr bedingt erfüllt werden.
Durch eine schnelle Farbmessung direkt am Granulat eröffnen sich enorme Potenziale: Die Zeit für Farbeinstellungen kann erheblich reduziert werden, weil keine verzögernden Laborarbeitszeiten auftreten. Der Extruder braucht nicht angehalten zu werden. Es fällt erheblich weniger Off-Spec-Material an. Personal- und verschleißintensive Ab- und Anfahrprozesse können entfallen. Die Anzahl der Prüfplättchen kann reduziert werden. Eine lückenlose Qualitätsüberwachung ist möglich.
Mit dem ROC-ColorControl ist erstmals weltweit ein Farbmessgerät verfügbar, das mit der Präzision von Laborphotospektrometern die Farbe von Granulaten reproduzierbar messen kann. Die bislang ungelöste Problematik von Schatteneffekten und Weißbruchstörungen wird mit einer Multispektral-Bildverarbeitung gelöst. Mit einem bildgebenden Spektrometer wird eine Granulatschüttung mit einer hohen Auflösung eingescannt, je Pixel ein Spektrum. Das System erkennt Weißbruch und Schatten, filtert diese heraus und liefert einen Messwert, der dem tatsächlichen Farbwert des Granulats exakt entspricht. Die Farbe der Granulate wird auch zu einem gewissen Teil durch Prozessparameter des Granulierens beeinflusst. Bei deutlichen Parameteränderungen sollte die Korrelation vom Granulat zur Prüfplatte kontrolliert werden.
Der größte Nutzen lässt sich aus der schnellen Farbmessung erzielen, wenn die Messergebnisse umgehend zur Farbkorrektur genutzt werden können. Je nach vorhandener Verfahrenstechnik bieten sich die folgenden Möglichkeiten:
- Werden bereits Monopigmentkonzentrate eingesetzt, kann durch Änderung der Dosiervorgaben die Farbe direkt korrigiert werden.
- Bei Vormischungen kurzer Laufzeit kann die Pigmentzugabe von Mischung zu Mischung ohne Anhalten anhand der Granulatfarbmessungen korrigiert werden.
- Bei Vormischungen längerer Laufzeit ist der Einsatz des ROC-Farbkorrektursystems empfehlenswert. Hierbei wird die Vormischung unterpigmentiert angesetzt und die zu 100% ergänzenden Pigmente durch Online-Dosierung von Abtön-Monopigmentkonzentraten korrigiert.
Durch die schnelle Farbeinstellung werden Aufträge genauer disponierbar, da eine zusätzliche Korrektur eine Auftragsverzögerung von wenigen Minuten verursacht und nicht von über einer Stunde.
Die Kapazität des Compoundierbetriebs steigt durch die freigewordenen Extruderzeiten, Mischerkapazitäten und reduzierten Laboraufwand. Insbesondere kleine Aufträge mit kurzen Netto-Produktionszeiten können zu wettbewerbsfähigen Preisen kalkuliert werden. Die vollautomatische Produktionsüberwachung liefert eine bislang nicht mögliche Dokumentation bei verbesserter Produktqualität. Eine Wareneingangsprüfung mit Eigenfarbmessung erlaubt das frühzeitige Entdecken fehlerhafter Chargen und erhöht die Produktionssicherheit.
Technik des Systems
Das ROC-ColorControl besteht im Kern aus einer hochgenauen Spektral-Zeilenkamera, die auf die Messblende einer im Inneren beleuchteten Ulbrichtkugel gerichtet ist. Die Granulatprobe wird automatisch auf einen Messtisch aufgegeben und mit einem Rüttler homogen verteilt.
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Vor jedem Messvorgang wird die Spektralkamera mit Weiß- und Schwarzabgleich kalibriert. Der eigentliche Messvorgang vollzieht sich in einer langsamen Bewegung des Messtisches unter der Ulbrichtkugel entlang. Die Messung erfolgt mit Glanzeinschluss. Zeilenweise wird die Granulatschüttung abgescannt, wobei von jedem Bildpunkt ein vollständiges Spektrum aufgenommen wird. Mit einer besonderen Bildauswertesoftware werden die Bereiche der Granulatkörner, welche die wahre Granulatfarbe aufweisen, ermittelt. Schatten und Weißbruch an Schnittkanten sowie Verunreinigungen durch andersfarbige Granulate werden herausgefiltert.
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Die Spektren aller ausgewählten Pixel (gelb markiert) werden gemittelt und daraus die CIE-Lab-Farbwerte für Lichtart D65 und den 10°-Beobachter ermittelt.
Technische Daten ROC-ColorControl
- Granulatprobenmenge ca. 35ml
- Messfeld: 50 x 167..500 mm
- Zeilen des Messfeldes: 2.048 - 6.144
- Je Bildpunkt ein Spektrum
- Zahl der Bildpunkte im Messfeld: max. 3,9 Mio.
- Bildpunktgröße: 79 µm x 79 µm
- Auflösung: ca. 160 Bildpunkte/mm²
- Ein Granulatkorn von 9 mm²: 1.440 Bildpunkte
- Spektrale Auflösung: 10 nm; Spektralbereich: 400 bis 700 nm
- Dauer einer Messfahrt: < 3 Minuten
Da ein Farbspektrum zur Verfügung steht, kann das Messergebnis direkt zur Rezeptkorrektur herangezogen werden. Das vollautomatische Probenentnahme-System ROC-ContiSampling kann bis zu 20 Proben/Std. vollautomatisch für Messungen dem ROC-ColorControl-System bereitstellen. Mit Rohrpostweichen ist eine automatische Granulatfarbmessung an mehreren Produktionslinien mit nur einem Farbmesssystem möglich. Speziell entwickelte Dosiersysteme für Abtön-Monopigment-konzentrate ermöglichen in kürzester Zeit Korrekturen beim Compound.
Anhand einer detaillierten Wirtschaftlichkeitsrechnung kann das Einsparpotenzial, das durch den Einsatz eines ROC-ColorControl-Systems erzielt wird, für Ihre verfahrenstechnischen Gegebenheiten genau berechnet werden.
Fließschema - mehrere Linien
Die nachfolgende Abbildung zeigt die Integration des ROC-ColorControl-Systems in einen Compoundierprozess mit bis zu sechs Produktionslinien.
An jeder Produktionslinie ist ein ROC-ContiSampling-System mit vollautomatischer Probenahme installiert. Ein pneumatisches Fördersystem verbindet über Weichen jede Linie mit dem ROC-ColorControl. Jeder Produktionslinie ist ein vollautomatisch befüll- und entleerbarer Transportbehälter zugeordnet.
Standardmäßig werden vollautomatisch alle Linien nacheinander fortlaufend abgefragt. Auf Benutzeranordnung kann die Probennahme auch mehrfach nacheinander an einer Linie vorgenommen werden.
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